高性能WiFi6射頻IP助力新一代IoT芯片研發(fā)

來自芯來科技，銳成芯微、RT-Thread的物聯(lián)網行業(yè)專家，和電子發(fā)燒友網行業(yè)分析師，在與會期間分享了物聯(lián)網技術的發(fā)展和市場的最新動向。

芯來科技：RISC-V開放架構在“中國芯”進程中的機遇與挑戰(zhàn)

從目前的物聯(lián)網終端市場來看，萬億級設備的智能物聯(lián)，成為了驅動創(chuàng)新的新引擎，帶來了巨大市場的同時，也為處理器提出了差異化、快速導入和低功耗的需求。而在云端上，計算、存儲和互聯(lián)的平衡，成為數(shù)據中心架構的強需求，卻也需要定制化、專用匹配和高性能的處理器。然而傳統(tǒng)指令集架構的封閉性使得技術發(fā)展受制，交叉合作難以推進，單一性限制了產業(yè)創(chuàng)新，私有性又使得產業(yè)安全受到威脅。

從市場趨勢來看，如今對IP的單一需求已經轉換成對整體解決方案的需求。芯來科技銷售總監(jiān)鄧金斌認為RISC-V是芯片產業(yè)一次難得的歷史機遇，這其中不僅有處理器產業(yè)技術趨勢和變革機遇，也有填補CPU IP國產化空白的機遇，還有AIoT定制化市場井噴的機遇。

RISC-V開放指令集架構兼具了開放性、先進性、簡潔性、模塊化、擴展性五大特點，完美契合DSA設計與應用定義芯片的要求，也沒有歷史包袱。PC機時代成就了x86，移動時代成就了ARM，而AIoT時代下兼具如此多優(yōu)勢的RISC-V必須抓住這個機遇。

其次，處理器IP在IP產業(yè)中超過57%，但國產率幾乎為零。RISC-V CPU調和了基礎軟件生態(tài)普世性和國產自主可控的宏觀需求，足以填補CPU IP國產化的空白。

AIoT時代，系統(tǒng)公司把控著場景但難以找到契合場景功能和成本需求的芯片，與此同時傳統(tǒng)芯片公司其產品研發(fā)周期長，供應鏈深，難以做到差異化、極致的市場響應速度和定制化，以至于找不到合適的市場，出現(xiàn)供需錯配的市場痛點。

AIoT系統(tǒng)公司則采用由上至下的設計流程，根據應用場景完成產品、架構和軟硬件設計，最終提供滿足需求的芯片。而中國是全世界最大的電子產品與硬件方案產地，最活躍的應用市場，需求尤甚。

面對IC設計公司，芯來科技提供面向通用/安全/智能領域的RISC-V處理器IP（Nuclei-Core）。芯來也為IC設計公司和方案廠商提供了基于RISC-V擴展的領域專用設計模塊（Ease-SoC），基于標準的IP部件和標準接口做可模塊化的搭建。而面對系統(tǒng)公司和特殊應用生態(tài)，芯海的Mod-Inside生態(tài)協(xié)同方案基于DSA設計，通過敏捷設計理念，形成了完備的產品開發(fā)流程。

銳成芯微：高性能WiFi6射頻IP助力新一代IoT芯片研發(fā)

WiFi技術已經融入日常生活，甚至成為馬斯洛需求的第一層需求，從2009年的Wi-Fi 4發(fā)展至今已經升級到Wi-Fi 6。Wi-Fi 6指的是第六代無線局域網技術，主要特性更新體現(xiàn)在支持更復雜的1024QAM正交幅度調制，以及MU-MIMO（多用戶多入多出），路由器同時與多達8個用戶通信， Wi-Fi 6可支持的最高速率直接從WiFi 5的3.5Gbps上升為9.6Gbps。

隨著萬物互聯(lián)時代的到來，WiFi芯片的出貨量保持快速的增長，調研機構數(shù)據顯示，2020年全球的WiFi的出貨量大約為35億顆。主要的應用領域是在應用路由器、中高速率Wi-Fi 、機頂盒、手機Wi-Fi、IoT Wi-Fi等領域。

目前WiF-i6市場的市場份額主要被境外廠商占領，只有部分低端IoT WiFi4市場有境內廠商加入賽道。銳成芯微副總經理楊毅認為，2021年作為Wi-Fi6元年，在國際貿易環(huán)境和國產替代的背景下，是Wi-Fi6追趕超車有利時機。

但Wi-Fi6的研發(fā)也存在痛點，主要體現(xiàn)在元器件短缺，技術門檻高、新增的1024QAM調制使得RF射頻研發(fā)難度大幅提高等方面。目前國內矽昌通信、速通半導體、愛科微半導體等初創(chuàng)企業(yè)，以及路由器整機企業(yè)或一些傳統(tǒng)家電企業(yè)都在嘗試進入Wi-Fi6賽道中。

值得一提的是，銳成芯微已經推出了Actt Wi-Fi6 RF IP 架構，采用臺積電22nm制程工藝，在接收端采用零中頻@WiFi mode、低中頻@BLE/BT mode，發(fā)射端在WiFi和經典藍牙模式下采用IQ調制，在低功耗藍牙模式采用的是Polar調制，同時內部集成10b 160MSPS ADC和10b 480MSPS DAC。

楊毅表示，Wi-Fi6對射頻的參數(shù)指標要求非常高，因此銳成芯微在內部集成了DC offset cancellation、RC calibration等多種高性能校準，以及PVT sensor，確保RF性能。據介紹，與國內友商相對比，Actt Wi-Fi6 RF IP具備高性能、高可靠、低功耗的優(yōu)勢，例如輸出功率可以做到21dB，發(fā)射電流達到185mA（RFIP）， RF的面積是1.4mm2。

對于Wi-Fi6未來是否會被5G取代的問題，銳成芯微副總經理楊毅認為，手機通信與Wi-Fi通信將長期互補共存，這主要是因為Wi-Fi始終保持著手機通信約10倍的傳輸速率，在使用成本上也僅占十分之一。

RT-Thread：MCU新戰(zhàn)局下如何應對端側軟件研發(fā)新挑戰(zhàn)

目前物聯(lián)網還存在芯片碎片化的問題，回看終端設備的智能化過程，物聯(lián)網的碎片化主要體現(xiàn)在感知層芯片等硬件規(guī)格、鏈接技術多樣化以及應用場景分散化，業(yè)務邏輯復雜化等，呈現(xiàn)從單品智能產品到智能互聯(lián)場景，再到主動互聯(lián)用戶的發(fā)展趨勢。

RT-Thread生態(tài)運營總監(jiān)陳峰分享了在嵌入式開發(fā)的技術趨勢，一是在處理器方面，具備更低的功耗、更強的拓展，以及更安全等；二是軟件和工具方面，軟件越來越復雜、RTOS發(fā)展為IoT OS、多芯多OS跨向統(tǒng)一OS平臺等趨勢；三是在技術層面，包括交互，邊緣計算，安全，應用開發(fā)APP化。

在物聯(lián)網操作系統(tǒng)方面，陳峰認為未來的操作系統(tǒng)會以實時系統(tǒng)為核心，具備快速啟動、低功耗、低成本等特性。RT-thread是一個開源物聯(lián)網操作系統(tǒng)，具備社區(qū)化、開源、中立等特點。陳峰介紹，2006年，公司正式啟動RT-Thread項目，在2018年、2019年發(fā)布4.0 版本，2020年，正式發(fā)布RT-Thread Smart 混合微內核操作系統(tǒng)。

陳峰介紹了RT-Thread Nano 極簡版、RT-Thread標準版。其中RT-Thread Nano 極簡版具備。 強實時、極精簡、高可靠的特點，中斷響應時間小于1微秒、任務切換 時間小于 3 微秒，覆蓋嵌入式領域的各行業(yè)廣泛驗證，軍工、電力、工業(yè)、軌道交通，消費電子等。

RT-Thread 標準版在極簡版的基礎上進行升級，具備三大特點，一是高度可定制化，結構化清晰，組件間耦合性低，二是完整的生態(tài)，包括芯片，組件/軟件包，開發(fā)者，網絡應用，三是一體化系統(tǒng)。此外，RT-Thread針對MCU開發(fā)了Smart 混合微內核版本，做到了低至 500kB的內核尺寸，同時還可拆卸，可重啟，提高了用戶態(tài)系統(tǒng)服務。

據了解，目前RENESAS、新唐、國民技術、華大半導體等芯片廠商已經跟RT-thread展開合作，值得一提的是，領先的MCU的廠商花很大的力氣都在投資軟件幫助客戶更快做好產品的研發(fā)、加速產品的上市時間，因此RT-thread在汽車多核的芯片上也是做了適配。

陳峰表示，RT-thread旨在做開放的物聯(lián)網軟件平臺，可以針對不用的需求完成操作系統(tǒng)的適配。例如針對小資源場景的 MCU 用于簡單控制，可以使用RT-Thread nano ，對于中等規(guī)模的 IoT 節(jié)點，對于功能豐富的智能設備可以使用RT-Thread Smart。

中國物聯(lián)網市場高速增長，AIoT芯片賽道國產廠商崛起

在2021年第八屆中國IoT大會高峰論壇上，電子發(fā)燒友執(zhí)行副主編章鷹帶來《2021年物聯(lián)網市場發(fā)展和趨勢》最新報告。

報告揭示了三大亮點和八大熱點物聯(lián)網應用。第一、今年全球物聯(lián)網和中國物聯(lián)網呈現(xiàn)爆發(fā)的趨勢。連接數(shù)快速增長，IoT Analytics發(fā)布的《2021年物聯(lián)網展望》報告顯示，2020年全球物聯(lián)網連接數(shù)超過117億個，首次超過非物聯(lián)網連接數(shù)，預計2025年全球將有超過300億物聯(lián)網連接。在5G技術的加持下，到2025年全球將有309億臺聯(lián)網的物聯(lián)網設備。

中國物聯(lián)網市場高速增長。根據Machina的數(shù)據，2020年中國物聯(lián)網連接數(shù)迅速突破70億，三年內超過100億連接，增幅顯著高于世界水平。在市場規(guī)模上，中國物聯(lián)網市場位居全球前列，IDC預測中國物聯(lián)網市場規(guī)模將在2025年超過3000億美元，全球占比約26.1%。

二、物聯(lián)網“錢景”看好！國內物聯(lián)網產業(yè)鏈上市公司營收和凈利潤表現(xiàn)亮麗。中國物聯(lián)網市場規(guī)模持續(xù)增長，物聯(lián)網產業(yè)鏈上的重點公司在營收和利潤里呈現(xiàn)了良性的增長趨勢。在通信芯片領域，Wi-Fi/藍牙MCU龍頭樂鑫科技前三季度營收9.78億元，同比上升76.82%，凈利潤1.48億，同比上升83.32%。其主打的ESP32 產品前三季度出貨量接近翻倍增長，自ESP32系列起，新增藍牙和AI算法功能，芯片產品向AIoT領域發(fā)展。樂鑫科技還自主研發(fā)了基于Risc-V架構的32位MCU。

國內物聯(lián)網產業(yè)鏈重點上市公司2021前三季度業(yè)績

在通信模組領域，領頭企業(yè)移遠通信營業(yè)收入74.76億元，同比增長77.66%，凈利潤2.37億元。同比增長89.53%。5G、前裝車載模組、Cat 1、NB-IoT模組幾大市場齊頭并進，海內外市場均衡發(fā)展。在物聯(lián)網平臺領域，小米最新財報顯示，今年這家公司第三季度實現(xiàn)總收入781億元，凈利潤52億元，同比增長25.4%。財報顯示小米IoT連接數(shù)達4億臺，連續(xù)5季度保持近40%增速，擁有5件IoT設備用戶數(shù)達740萬。

三、AIoT賽道，景氣度持續(xù)高漲，國產芯片增長潛力大。新興AIoT應用驅動國內外芯片廠商開發(fā)針對特定場景的AIoT SoC。芯來科技的李總剛剛分享， AIoT豐富而碎片化的場景帶來市場痛點，越來越多的公司希望開發(fā)定制化的芯片。這給予國產芯片公司巨大的市場機會。

電子發(fā)燒友的獨家調查顯示，工程師看好MCU芯片、WiFi芯片、無線SoC芯片和NB-IoT芯片的增長趨勢。藍牙、安全和射頻類芯片也頗具市場潛力。工程師認為物聯(lián)網終端開發(fā)主要有三大困難：物聯(lián)網應用碎片化，終端小型化、低功耗成為挑戰(zhàn)；車載物聯(lián)網終端對連接高要求；物聯(lián)網數(shù)據安全挑戰(zhàn)。

工程師看好五類物聯(lián)網終端增長前景，包括智能監(jiān)控設備、智能汽車、智能表計、工業(yè)路由器/CPE。

工程師看好的最具前景物聯(lián)網操作系統(tǒng)

物聯(lián)網操作系統(tǒng)廠商競爭激烈。電子發(fā)燒友的調查顯示，工程師最看好鴻蒙OS未來增長前景，56%的工程師選擇了鴻蒙，12%的工程師選了RT-thread，11%的工程師選擇了Android IoT。為什么看好鴻蒙操作系統(tǒng)？一是它能更好支持智能硬件廠家開發(fā)硬件（合作伙伴擁有芯片、模組等上游廠商）；二是鴻蒙生態(tài)有望實現(xiàn)生態(tài)整合，以智能家居為例，不同品牌的合作伙伴通過鴻蒙實現(xiàn)互聯(lián)互通。

在物聯(lián)網應用領域方面，智慧城市、車聯(lián)網、智慧醫(yī)療、共享設備、智慧家居、能源物聯(lián)網、智慧工業(yè)、智慧零售成為工程師高票選出的今年八大物聯(lián)網應用。

以車聯(lián)網應用為例，首先國家政策支持。近日，工信部、住建部研究確定重慶、深圳、廈門等10個城市為智慧城市基礎設施與智能網聯(lián)汽車協(xié)同發(fā)展第二批試點。機構預測，2025年全球蜂窩物聯(lián)網通信模組出貨量有望超過9.7億片，對應千億市場規(guī)模。其中車載模組將是重要場景之一，預計市場占比將在20%以上。今年，還有新能源汽車突破330萬輛利好，智能網聯(lián)已經成為新能源汽車標配，配合支持C- V2X的八大車廠推出新車型，相信5G+V2X的智能網聯(lián)汽車成為未來的趨勢。

從去年開始，蔓延到今年第四季度，物聯(lián)網芯片漲價和缺貨的情況還沒有明顯好轉，海外原廠MCU、WiFi等芯片交期變長，在消費、工業(yè)等細分領域給國產替代的廠商一定的突破機會。

本次大會還舉行了圓桌論壇環(huán)節(jié)，論壇由電子發(fā)燒友執(zhí)行主編黃晶晶主持，邀請到微容科技營銷中心常務副總經理鄭春暉，Qorvo UWB事業(yè)部高級經理Jessica Zhou，RT-Thread生態(tài)運營總監(jiān)陳峰，以及U-Blox華南區(qū)技術經理孟培新等嘉賓們，共同圍繞“打破物聯(lián)網生態(tài)邊際，價值鏈的新機會在哪里？”這一主題，就共建生態(tài)、互聯(lián)互通以及元宇宙、汽車等諸多話題進行了深入的交流與分享。

原文標題：AIoT賽道從芯片到操作系統(tǒng)，國產廠商的機遇和挑戰(zhàn)

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